Voulez-vous voir des atomes ? Il s’agit d’une image d’un seul atome, entièrement visible à l’œil nu.
Toute la matière ordinaire de l’Univers est constituée de minuscules blocs de construction, trop petits pour être vus à l’œil nu. Mais nous, les humains, ne laisserions pas les limitations physiques de nos yeux nous empêcher de regarder les choses que nous voulons voir, n'est-ce pas ?
La percée dans l’imagerie atomique a des implications et des applications pour la physique et l’ingénierie, nous donnant l’étonnante capacité d’étudier la structure atomique en haute résolution et en trois dimensions. Nous pouvons l’utiliser pour tout, de la science des matériaux aux communications quantiques.
Par définition, un atome est l'unité fondamentale de la matière contenant un noyau central entouré d'un nuage d'électrons chargés négativement. Les atomes sont vraiment petits, avec un diamètre de seulement quelques dixièmes de nanomètre. En fait, ils sont si petits qu’on ne peut pas les voir à l’œil nu, même avec l’aide des microscopes les plus modernes.
Cependant, une image récemment publiée montre la forme d'un atome flottant dans un champ électrique, et elle est suffisamment « grande » pour être visible à l'œil nu sans avoir besoin d'un quelconque microscope.
Cette incroyable photo appartient au photographe David Nadlinger et s'intitule « Un seul atome dans un piège à ions » . Cette image, qui a également remporté le concours de photographie scientifique du Conseil de recherche en ingénierie et en sciences physiques du Royaume-Uni, représente la forme d'un seul atome de strontium, immergé dans un champ électrique puissant et zappé par un faisceau laser, provoquant l'émission de lumière par l'atome.
Bien que l'atome de strontium unique sur cette photo soit visible à l'œil nu, vous devrez certainement forcer vos yeux et regarder attentivement pour le voir. Plus précisément, si vous regardez attentivement le centre de la photo, vous verrez un petit point bleu pâle. C'est un atome de strontium, illuminé par un laser bleu-violet.
Le strontium a été choisi comme « personnage principal » de la photo en raison de la taille atomique de cet élément métallique alcalino-terreux. Le strontium a un numéro atomique de 38 protons et le diamètre d'un atome de strontium est de quelques millionièmes de millimètre. Normalement, cette taille est encore trop petite pour être vue à l’œil nu, mais les scientifiques ont utilisé une astuce astucieuse pour faire apparaître les atomes beaucoup plus brillants.
En conséquence, l’atome de strontium sur la photo a été exposé à un laser de haute puissance, ce qui a provoqué l’activation des électrons en orbite autour de l’atome. Ces électrons énergisés émettent une lumière vive. Lorsque suffisamment d’énergie est atteinte, les électrons émettent une lumière suffisamment forte pour qu’un appareil photo conventionnel puisse capturer une image de l’atome.
Cependant, cela ne signifie pas que vous pourrez voir les atomes complètement à l’œil nu. L'image ci-dessus est une photographie à longue exposition, ce qui signifie qu'en réalité, la lumière intense émise par les électrons de l'atome de strontium est encore trop faible pour que l'œil humain puisse la percevoir. Au lieu de cela, vous devez utiliser la fonction d'exposition longue de votre appareil photo pour « collecter » suffisamment de lumière émise par les atomes et l'intégrer à la photo pour qu'elle soit visible.
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